Об устойчивости дифференцирующей схемы на операционном усилителе

Построение дифференциатора на ОУ вызывает затруднения: а) сама схема дифференциатора такова, что в петле ОС оказывается включенным апериодическое звено с большой постоянной времени (R2×C1), что увеличивает результирующее запаздывание по фазе свыше значения 180 градусов и приводит к неустойчивости; б) входное емкостное сопротивление дифференциатора может вызвать неустойчивость и в предыдущем каскаде на ОУ; в) коэффициент усиления схемы по высокой частоте велик и это ухудшает соотношение сигнал/шум. Решение затруднений обеспечивает небольшое развязывающее сопротивление Rр (включаемое последовательно с конденсатором C1), предотвращающие блокировку прохождения высоких частот по цепи ОС, ограничивающее коэффициент усиления схемы на высоких частотах и повышающее коэффициент мощности нагрузки для источника сигнала (т.е. входного сопротивления).

Эксперимент № 1. С той целью чтобы можно было ознакомиться с сутью проблемы номинал развязывающего сопротивления Rр выбран пренебрежимо малой величины (в сравнении с сопротивлением R2). Запустите процесс симуляции и убедитесь в том, что лишь при увеличении номинала сопротивления Rр схема становится устойчивой.

Эксперимент № 2. Эксперимент № 1 может ввести в инженера заблуждение. Характер изменения осциллограммы таков, что при плавном увеличении номинала сопротивления Rр схема почти релейно приобретает атрибут устойчивости. Это обманчивое наблюдение. Подключите генератор меандра на входе. Повторите эксперимент. Осциллограмма должна принимать должный вид при номинале Rр раз в 6 большем упомянутого пограничного значения.

kor_derv.ca4 / 1.01.2008